基于GIS的县级林业区划方法研究

莫德山

（广西生态工程职业技术学院，广西 柳州 545004）

林业区划是林业生产和林业运营的前提和依据，我国关于林业区划方法的研究起步较早，取得了一系列研究成果，形成了较为成熟的林业区划系统，也产生了一些新的技术和理论，大大促进了林业的发展，提高了林业的地位和作用。但是进入到新时期后，林业也面临着各种问题，尤其是林业区划方法的研究。为了更好地在新时期下，有效发挥林业区划作用优势，需要加强GIS在县级林业区划方法应用中的研究，以此推动林业健康发展。

1.林业区划基本内容

林业区划是指对林业生产和布局进行分区划片，具体指在自然、经济、技术条件的基础上，对林业生产能力进行分析，并根据地域特点进行分区划片。王永安提出林业区划基本内容主要是：挖掘资源，主要对林业区划地自然条件、社会经济条件、森林资源等进行调查；分析问题，根据早前经验，对林业区划现状进行分析；综合评估，根据现状，对影响林业发展的自然、社会经济、资源等条件进行评估；凸显优势，在综合评估后挖掘林业资源优势；发展优势，从资源和经济条件上增强发展优势；制定措施，根据未来林业发展目标制定战略、对策；明确目标，对林业发展区划情况制定阶段性、长期性目标。刘建国提出林业区划主要内容是：自然条件、社会经济条件、资源分析、专题分析、林业生产条件分析。

2.GIS技术在县级林业区划应遵循的原则

2.1 系统性

在县级林业区划中采用GIS建模技术时需要优先考虑县级用户的需求，将上级提供的有限信息进行分析，整个系统的正常运行既是一个整体又是分开的独立部门，各个系统之间需要相互联系。

2.2 实用性

GIS技术运用于县级林业区规划最为基本的原则就是实用性。在设计系统之前需要分析县级林业区规划部门的切实工作，因为系统的设立是为工作人员提供工作手段，切合工作内容制定系统，其实用性才能被肯定。系统在运行期间，要保证数据的准确和快速，减少工作人员的工作难度。

2.3 安全保密性

县级林业区划中需要遵守的原则其中之一就是要达到安全保密的原则，一个GIS系统有许多可以访问的权限，但是每个普通用户只有访问自己范围内的权限。如果用户访问其他范围的信息，系统将会变成灰色，或者按钮不能操作，防止用户超出范围浏览，导致数据不安全，保密性差。

2.4 先进性

县级林业区划采用GIS技术需要保证其先进的原则，无论是硬件设施还是软件设施，包括系统中的数据看都需要跟着时代进步。特别地预制匹配的先进技术问题、系统升级、设备优化等都需要遵循信息化发展。

3.基于GIS的县级林业区划方法论述

随着社会经济的发展，传统林业已经向着现代林业的方向转变，且林业经济管理手段也随着信息技术、地理信息技术、航空航头遥感技术的出现得到了一定的发展，为县级区划奠定了技术基础和条件基础。当前，地理信息系统技术在林业专业区划中的应用优势和效果较为突出，其作为一种辅助性手段，可以有效提高林业生产效果。比如，我国东北林业大学的实验林场，利用地理信息系统技术进行森林资源调查，以此分析林场的地形特点，并根据森林功能，对森林进行划分。且武冈林场也利用地理信息系统技术进行空间分析和数据管理，根据森林功能和森林区划技术指标进行区划，由此为县级林业区划方法的形成提供了数据依据。早期关于县级林业区划方法主要有多元统计分析法：谱系图聚类法、正交函数排序法、模糊数学法、模糊综合法等各种决策方法，但是其中一些指标只能通过数据确定，会受到区划因子的影响，且数据获取较为复杂，严重影响区划结果。采用GIS技术后，可以通过空间分析法有效获取因子数据，形成各种专题图，比如地形地貌图、林种分布图、树种分布图、社会经济分布图等。通过这些图可以确保区划结果的合理、精确，便于更好地开展县级林业区划工作，并随时更新分区数量和分区界线，确保县级林业区划工作管理工作的有效进行。

4.研究方法

4.1 基于GIS的县级林业区划方法框架

空间分析是指对空间数据进行分析和处理的一种技术手段。空间分析主要包括几何数学运算、数理统计分析、代数运算等，基于GIS的空间分析方法主要有空间查找、量算、重叠分析，并对空间缓冲区、表面、相邻等进行分析。本文在构建县级林业区化方法框架时，需要将GIS空间分析技术有效应用其中，具体步骤如下所示：第一，在遵循国家区划原则的基础上，对当地影响区划因素进行分析，并根据自然条件、社会经济条件、林业发展状况等指标方面，采用GIS空间分析技术对以上指标进行分析，以此建立综合数据库。采用空间统计分类方法根据数据库中的指标进行分区，并在专家评判意见下，绘制县级林业区划图，确定区划结果，建立基础资料数据库，以此作为县级区划工作开展的条件和依据。此后，还需要建立专区专题图，并对指标进行优化，确保优化后的林业区划结果符合林业可持续发展目标。

4.2 区划依据

第一，将区域生态、经济和社会可持续发展作为基本原则；第二，充分考虑社会、市场对林业区划的要求；第三，需要考虑自然环境因子，主要是地形、水源、温度、土壤等自然条件，其可以作为县级林业区划影响因素和未来发展影响因素；第四，需要根据生物生长特对岸科学种植林木；第五，根据当地经济发展水平、林业地位作用、林业科技水平和应用现状确定。

4.3 区划因素体系

在建立县级林业区划因素体系时，需要先分析区域林业发展现状、优势条件、发展方向、发展水平的异同点，以此明确林业发展的问题，根据现状问题来建立。本文主要在分析某县级自然条件、社会经济条件、林业生产条件对林业区划因素的影响的基础上，遵循相关原则来建立因素体系。具体将林区海拔、年平均降水、温度、农民收入、林业产值、人均林业面积、林业在其他产业中的比例，森林覆盖率、自然林区面积作为某县林业区化因子。

4.4 基于GIS建模技术的县级林业区划方法

第一，首先需要明确基于GIS建模技术的县级林业区划方法思路：利用数据统计图中的分析法，将早期的统一指标划分为独立指标，以此建立综合模型，根据综合值指标划分出不同的区间，对不同区间结果进行分析、改正，以此合理确定分区数量。并将各区间综合值进行整理，确定区分结果，在修正后形成县级林业区划图。具体步骤为：先提取指标数据进行成分分析，后根据成分贡献率确定成分数量，根据因子负荷量对成分进行命名，以此确定方程式，建立综合模型。其次，将不同林业分区生产现状和处理后的数据作为标准，以此明确各个分区林业划分方向，并将方向相同的分区进行整合。最终，将以上结果进行整理、修正后，确定林业总体发展现状，并和数据进行对比，明确发展方向，作为县级林业区划图和区划结果。

4.5 数据处理方法

本文主要采用的数据资料为：县级行政区划图、县级森林资料基础地理信息数据库、县级乡镇内年平均温度、降水量、积温；县级总人口数量、农业人口数量、农业人口平均收入等，以上数据需要从县级林业局、气象局、统计局获取。对于基础空间数据库，主要是数据图层、专题等资料，其投影方式、坐标系、数据格式各不相同，对此需要统一标准空间数据库，以此确保数据处理的规范化。具体主要对地图投影进行转化，通过GIS技术对数据图层进行处理；对数据格式进行转化，可以通过GIS技术对数据进行转化；对空间数据进行整理，空间数据也可以利用GIS技术的不同模块进行处理。

4.6 基于村单元的GIS县级林业区划

第一，数据获取。利用GIS主要对基础图层和村图层进行重合，通过基础数据库获取海拔数据、年平均降水数据、林业用地占比数据、森林覆盖率数据、自然林占比数据、公益林占比数据、毛竹林占比数据。第二，主成分分析，主要通过SPSS对指标数据进行主成分分析，以此获取原始数据信息，将其作为数据模型，最终建立综合模型，根据综合模型进行判别分析，判别分析主要对森林资源现状数据进行极差标准化处理，以此分析、判断不同区森林发展现状，分析各个功能的林区特点、优势，以此对其进行精细区划。

4.7 基于GIS的县级林业区划方法

第一，传统县级林业区划方法。将县级乡镇和村作为基本单元，采用谱系图聚类法和直接模糊聚类法对研究地区开展林业规划工作。第二，基于GIS建模技术的县级林业区划方法。将县级乡镇和村作为基本单元，采用主成分分析法，在优化指标后建立综合模型，根据综合值Y划分区间，并对分区结果进行分析，以此获取预测分区结果，确定分区数量。根据Y值对区间进行整合，并对区分结果进行优化，形成县级林业区划图和区划结果。第三，基于逐步聚类和GIS的县级林业区划方法。根据指标顺序确定凝聚点，以此进行聚类，形成林业分区，根据分区结果进行判别分析，获取预测分区结果，以此统计林业资源现状，在此基础上进行极差标准化处理，并分析不同分区的发展方向。

5.GIS在县级林业区划的应用现状

5.1 GIS在县级林业中的应用

GIS也叫做地理信息系统，可以对空间信息进行研究，其也是一种技术系统，可以自动建立基础空间数据库，根据地学模型分析法，获取动态化空间，便于更好地进行地理研究。当前GIS已经广泛应用到了县级林业发展中，通过一些项目对林业生产和发展进行指导，具体可以表现在以下几个方面：第一，林业资源调查、林业专题图制作。GIS可以通过空间数据分析和信息化制图功能来制作林业专题图，并根据用户需求绘制森林资源图，还有各种专题图，比如林业现状图、土壤结构图、林地类型图、植被分析图，且这些图易于保存、更新。第二，林业基础信息管理和监测。GIS通过空间数据管理和分析通过数据组织形式对数据库进行管理、更新、查询，并进行动态化监测，以此根据需求提供空间信息。第三，林业经营和工程规划。GIS可以建立数字模型地图，获取地形地貌因子、土壤和气象因子，以此形成专题图，比如海拔高度图、土层厚度图、地形坡度图等，为造林工作进行规划、配置提供了决策依据，人们也可以在专题图上直接进行设计、规划。第四，GIS的构建和应用。凭借GIS空间分析功能，形成林业地理信息系统，该信息系统主要以县级为单元，对林业图表和自然地理数据进行处理后，通过GIS专业平台和组件开发技术，促使系统具备信息输入、查询、处理、分析、维护的功能。GIS的构建可以对林业生产进行科学有效地管理，便于工作人员及时获取林业资源属性，并对空间数据信息进行上传，也为林业开发项目、工程规划、信息决策提供了帮助。第五，自然保护区管理、森林公园规划。将森林生态系统和GIS结合在一起，可以构建特定地区保护区GIS，以此有效保护生物多样性，其具体的功能主要有信息采集、数据库设计、数据库生成、重合等，同时也可以对森林生态环境进行检测，为森林可持续发展提供信息数据。第六，GIS在林业火灾或者预测预报中的应用。信息技术发展中，3S技术在林业发展中得到了有效应用，促使了森林防护信息系统的形成，且在该系统内主要有区域系统、图像数据处理、信息发布等。其中的GIS可以有效管理林区，重点在林区进行防火设施规划、灭火救援决策，旨在提高防火、灭火效果。第七，GIS在森林工程中的应用。GIS具备森林工程信息数据输入、处理、存储、更新等功能，且也可以形成基本图库和属性库，以此形成技术专题图。另外，将GIS空间分析功能和数学模型算法结合在一起可以有效提高木材运输线路问题，并也可以优化配置林道网规划、砍伐区调查、集材等工作。第八，GIS的其他用途。GIS可以应用在林业景观建设中，可以直接获取卫星图像、航空照片等遥感数据和统计数据，以此准确把握林业景观变化情况，并根据已有的数据构建数字模型图，便于根据不同的管理方法优化经营方案。精准预测各种灾害因素，提高林业管理效果，且GIS也可以应用在野生动物管理、林区综合开发、林业行政管理、林区人口管理中。

5.2 GIS在县级林业专业性区划中的应用

早期，人们通过TW影像在空间分析功能下获取林区火灾因子，并根据实际调查，制作森林资源分布图、林区可燃物分系统、林区火灾天气变化图、林区人口分布图、道路网图、火灾发生图等，且通过GIS空间数据库对图像进行分类。有学者也使用GIS对毛竹种植区生长特点、分布特点通过遥感监测获取数据，以此区划气候区。

6.结束语

将区划结果和县级林业实际情况进行对比，得出正判率，可以发现GIS的县级林业区划方法科学、合理，根据结合指标的符合率可以发现，进行区划具备一定的发展优势，有效明确了林业发展方向。且根据聚类区划区间，将数量和实际情况进行对比，并对比极差标准化数据，以此判断林业发展方向，可以发现区划方法适用性强。另外，考虑到县级林业区划的复杂性、长期性、县级林业区划因素体系的不完整性，还需要进一步研究GIS建模技术，以此制定一个完整、科学的县级林业区划因素体系。因为数据和时间的滞后性，还需要对基于GIS的县级林业表面分析、林域分析、其他功能分析的应用情况进行研究，以此提高GIS数据信息提取效率，强化县级林业区划指标功能。